Descripción del producto
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Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. está afiliada a una de las 100 empresas más importantes de la provincia de Guangdong. Se estableció en septiembre de 2006 con un activo total de casi 100 millones de yuanes. La empresa ha dominado la tecnología a nivel de kilotoneladas para los grados T300 y T700, así como la tecnología a nivel de cientos de toneladas para los grados T800 y M30, y posee derechos de propiedad intelectual independientes en tecnologías clave y equipos centrales.
Desde su establecimiento, Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ha vendido casi 10.000 toneladas de fibra de carbono en total, lo que representa la mayor parte del volumen de ventas en el mercado nacional de fibra de carbono.
Los productos se utilizan ampliamente en campos industriales como compuestos de carbono-carbono, núcleos de cables compuestos, recipientes a presión, dispositivos médicos e ingeniería civil, así como en el campo de los deportes y el ocio. Han recibido una buena evaluación durante las pruebas en los campos de la defensa nacional y militar, como la industria aeroespacial, la industria de armamento y la industria nuclear, y tienen amplias aplicaciones en campos emergentes como los vehículos de nueva energía, el transporte ferroviario, la generación de energía eólica y la ingeniería marina.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. está ubicada en la Zona Económica Especial de Shenzhen, Guangdong, China. Se compromete a proporcionar al mundo soluciones integradas que incluyen la investigación y el desarrollo de precursores de fibra de carbono, la producción de fibra de carbono y la investigación y el desarrollo de productos compuestos de fibra de carbono. Actualmente, tiene una capacidad de producción de precursores de fibra de carbono de 13.000 toneladas y una capacidad de producción de fibra de carbono de 5.000 toneladas. Es una empresa que ha realizado la producción industrial de fibra a nivel de kilotoneladas y una empresa que ha desarrollado la tecnología de hilado en húmedo por chorro seco para preparar fibra de carbono de alto rendimiento. La empresa ha desarrollado y construido de forma independiente un conjunto completo de líneas de producción de precursores y carbonización de fibra de carbono de alto rendimiento, ha dominado los procesos técnicos centrales como la polimerización de ultra gran capacidad, el hilado en húmedo por chorro seco y la carbonización de preoxidación homogénea, así como la fabricación de equipos clave, y puede producir de forma estable fibras de carbono de alto rendimiento de grado SYT45, SYT49 y SYT55 en lotes y a gran escala.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. tomó la iniciativa en la industria al aprobar la certificación del sistema de gestión de calidad ISO9001, la certificación del sistema de gestión ambiental ISO14001, la certificación del sistema de gestión de seguridad y salud ocupacional OHSAS18001 y la certificación del sistema de inspección de medición ISO10012. Ha establecido un centro de pruebas de fibra de alto rendimiento y un centro de investigación y desarrollo de nuevos productos, y ha participado en la formulación de estándares nacionales para productos de fibra de carbono y precursores.
La fibra de carbono (CF por sus siglas en inglés) es un nuevo tipo de material de fibra con alta resistencia y fibra de alto módulo con un contenido de carbono superior al 95%. Es un material de grafito microcristalino hecho apilando microcristales de grafito en escamas y otras fibras orgánicas a lo largo de la dirección axial de la fibra, seguido de un tratamiento de carbonización y grafitización. La fibra de carbono es "suave por fuera pero dura por dentro". Es más ligera que el aluminio metálico pero más fuerte que el acero. También tiene las características de resistencia a la corrosión y alto módulo, lo que la convierte en un material importante tanto en las industrias de defensa y militar como en las aplicaciones civiles. No solo tiene las características inherentes de los materiales de carbono, sino que también posee la procesabilidad suave de las fibras textiles, lo que la convierte en una nueva generación de fibras de refuerzo.
La fibra de carbono tiene muchas propiedades excelentes. Tiene alta resistencia y módulo axial, baja densidad, alto rendimiento específico, sin fluencia, resistencia a temperaturas ultra altas en entornos no oxidantes, buena resistencia a la fatiga, calor específico y conductividad eléctrica entre no metales y metales, un pequeño coeficiente de expansión térmica con anisotropía, buena resistencia a la corrosión y buena permeabilidad a los rayos X. También tiene buena conductividad térmica y eléctrica y propiedades de blindaje electromagnético, entre otras.
En comparación con la fibra de vidrio tradicional, el módulo de Young de la fibra de carbono es más de tres veces mayor que el de la fibra de vidrio; en comparación con la fibra de Kevlar, su módulo de Young es aproximadamente el doble. Es insoluble y no se hincha en disolventes orgánicos, ácidos y álcalis, con una excelente resistencia a la corrosión.
El 15 de febrero de 2016, China rompió el control y el bloqueo de Japón para desarrollar fibra de carbono de alto rendimiento.
Composición y estructura
La fibra de carbono es una fibra polimérica inorgánica con un contenido de carbono superior al 90%. Entre ellas, las que tienen un contenido de carbono superior al 99% se denominan fibras de grafito. La microestructura de la fibra de carbono es similar a la del grafito artificial, con una estructura de grafito turbostrático. La distancia entre las capas de la fibra de carbono es de aproximadamente 3,39 a 3,42 angstroms. Los átomos de carbono en cada capa paralela no están dispuestos de forma tan regular como en el grafito, y las capas están conectadas por fuerzas de van der Waals.
La estructura de la fibra de carbono se considera generalmente que consta de cristales ordenados bidimensionalmente y poros. El contenido, el tamaño y la distribución de los poros tienen un impacto significativo en el rendimiento de la fibra de carbono.
Cuando la porosidad está por debajo de un cierto valor crítico, la porosidad no tiene un efecto obvio en la resistencia al cizallamiento interlaminar, la resistencia a la flexión y la resistencia a la tracción de los compuestos de fibra de carbono. Algunos estudios han señalado que la porosidad crítica que causa una disminución en las propiedades mecánicas del material es del 1% al 4%. Cuando el contenido de volumen de poros está en el rango de 0-4%, por cada aumento del 1% en el contenido de volumen de poros, la resistencia al cizallamiento interlaminar disminuye aproximadamente un 7%. Los estudios sobre laminados de resina epoxi de fibra de carbono y resina bismaleimida de fibra de carbono han demostrado que cuando la porosidad supera el 0,9%, la resistencia al cizallamiento interlaminar comienza a disminuir. Las pruebas han demostrado que los poros se distribuyen principalmente entre los haces de fibras y en las interfaces interlaminares. Además, cuanto mayor es el contenido de poros, mayor es el tamaño de los poros, lo que reduce significativamente el área de la interfaz interlaminar en el laminado. Cuando el material está sometido a tensión, es propenso a fallar a lo largo de la interfaz interlaminar, que es también la razón por la que la resistencia al cizallamiento interlaminar es relativamente sensible a los poros. Además, los poros son áreas de concentración de tensión con poca capacidad de carga. Cuando se someten a tensión, los poros se expanden para formar grietas largas, lo que provoca daños.
Incluso dos laminados con la misma porosidad (utilizando diferentes métodos de preimpregnación y métodos de fabricación en el mismo ciclo de curado) exhiben comportamientos mecánicos completamente diferentes. Los valores específicos de la disminución de las propiedades mecánicas con el aumento de la porosidad varían, lo que demuestra que el impacto de la porosidad en las propiedades mecánicas tiene una gran dispersión y poca repetibilidad. Debido a la inclusión de muchos factores variables, la influencia de los poros en las propiedades mecánicas de los laminados compuestos es un problema complejo. Estos factores incluyen: la forma, el tamaño y la posición de los poros; las propiedades mecánicas de las fibras, la matriz y las interfaces; y las cargas estáticas o dinámicas.
En comparación con la porosidad y la relación de aspecto de los poros, el tamaño y la distribución de los poros tienen un mayor impacto en las propiedades mecánicas. Se ha descubierto que los poros grandes (área > 0,03 mm²) tienen un efecto adverso en las propiedades mecánicas, lo que se atribuye al impacto de los poros en la propagación de grietas en el área rica en resina interlaminar.
Propiedades físicas
La fibra de carbono combina la fuerte resistencia a la tracción de los materiales de carbono y la procesabilidad suave de las fibras, lo que la convierte en un nuevo material con excelentes propiedades mecánicas. La resistencia a la tracción de la fibra de carbono es de aproximadamente 2 a 7 GPa, y el módulo de tracción es de aproximadamente 200 a 700 GPa. La densidad es de alrededor de 1,5 a 2,0 gramos por centímetro cúbico, que se determina principalmente por la temperatura de carbonización, además de estar relacionada con la estructura del precursor. Generalmente, después del tratamiento de grafitización a alta temperatura a 3000°C, la densidad puede alcanzar los 2,0 gramos por centímetro cúbico. Además, es muy ligero, con una gravedad específica más ligera que el aluminio, menos de 1/4 que el acero y una resistencia específica 20 veces mayor que la del hierro. El coeficiente de expansión térmica de la fibra de carbono es diferente al de otras fibras, y tiene la característica de anisotropía. La capacidad calorífica específica de la fibra de carbono es generalmente 7,12. La conductividad térmica disminuye con el aumento de la temperatura; es negativa en la dirección paralela a la fibra (0,72 a 0,90) y positiva en la dirección perpendicular a la fibra (32 a 22). La resistencia específica de la fibra de carbono está relacionada con el tipo de fibra. A 25°C, la fibra de carbono de alto módulo tiene una resistencia específica de 775, y la fibra de carbono de alta resistencia tiene una resistencia específica de 1500 por centímetro. Esto hace que la fibra de carbono tenga la mayor resistencia específica y módulo específico entre todas las fibras de alto rendimiento. En comparación con los materiales metálicos como el titanio, el acero y el aluminio, la fibra de carbono tiene las características de alta resistencia, alto módulo, baja densidad y pequeño coeficiente de expansión lineal en términos de propiedades físicas, y puede ser llamado el "rey de los nuevos materiales".
Además de tener las características de los materiales de carbono en general, la fibra de carbono tiene una forma significativamente anisotrópica y suave, se puede procesar en varias telas, y debido a su baja gravedad específica, exhibe una alta resistencia a lo largo de la dirección del eje de la fibra. Los compuestos de resina epoxi reforzados con fibra de carbono tienen el índice integral más alto de resistencia específica y módulo específico entre los materiales estructurales existentes. La resistencia a la tracción de los compuestos de resina de fibra de carbono es generalmente superior a 3500 MPa, que es de 7 a 9 veces mayor que la del acero, y el módulo elástico de tracción es de 230 a 430 GPa, que también es superior al del acero; por lo tanto, la resistencia específica de CFRP, es decir, la relación entre la resistencia del material y su densidad, puede alcanzar más de 2000 MPa, mientras que la resistencia específica del acero A3 es de solo unos 59 MPa, y su módulo específico también es superior al del acero. En comparación con la fibra de vidrio tradicional, su módulo de Young (una magnitud física que representa las propiedades de tracción o compresión de un material dentro del límite elástico) es más de tres veces mayor que el de la fibra de vidrio; en comparación con la fibra de Kevlar, su módulo de Young es aproximadamente el doble. Las pruebas en laminados de resina epoxi de fibra de carbono han demostrado que la resistencia y el módulo disminuyen con el aumento de la porosidad. La porosidad tiene un impacto muy significativo en la resistencia al cizallamiento interlaminar, la resistencia a la flexión y el módulo de flexión; la resistencia a la tracción disminuye relativamente lentamente con el aumento de la porosidad; el módulo de tracción se ve menos afectado por la porosidad.
La fibra de carbono también tiene una excelente finura (una de las expresiones de finura son los gramos de fibra de 9000 metros de largo), generalmente solo unos 19 gramos, y la fuerza de tracción es de hasta 300 kg por micra. Pocos otros materiales tienen una serie de propiedades tan excelentes como la fibra de carbono, por lo que se utiliza en campos con estrictos requisitos de tenacidad, rigidez, peso y características de fatiga. Cuando no está en contacto con el aire y los oxidantes, la fibra de carbono puede soportar altas temperaturas superiores a 3000 grados, con una excelente resistencia al calor. En comparación con otros materiales, la resistencia de la fibra de carbono comienza a disminuir solo cuando la temperatura es superior a 1500°C, y cuanto mayor es la temperatura, mayor es la resistencia de la fibra. La resistencia radial de la fibra de carbono no es tan buena como su resistencia axial, por lo que la fibra de carbono es sensible a la fuerza radial (es decir, no se puede anudar), mientras que las propiedades de los bigotes de otros materiales ya han disminuido significativamente. Además, la fibra de carbono tiene buena resistencia a bajas temperaturas; por ejemplo, no se vuelve quebradiza incluso a la temperatura del nitrógeno líquido.
Las propiedades químicas de la fibra de carbono son similares a las del carbono. Excepto que puede ser oxidada por oxidantes fuertes, es inerte a los álcalis en general. Cuando la temperatura en el aire es superior a 400°C, se produce una oxidación evidente, generando CO y CO₂. La fibra de carbono tiene buena resistencia a la corrosión a los disolventes orgánicos, ácidos y álcalis en general, es insoluble y no se hincha, y su resistencia a la corrosión es excelente, sin ningún problema de oxidación. Algunos estudiosos sumergieron fibra de carbono a base de PAN en una solución de hidróxido de sodio alcalino fuerte en 1981, y después de más de 30 años, todavía mantiene su forma de fibra. Sin embargo, su resistencia al impacto es pobre y se daña fácilmente. Se somete a oxidación bajo la acción de ácidos fuertes. La fuerza electromotriz de la fibra de carbono es positiva, mientras que la de la aleación de aluminio es negativa. Cuando los compuestos de fibra de carbono se utilizan en combinación con aleaciones de aluminio, se producirán fenómenos de carbonización de metales, carburación y corrosión electroquímica. Por lo tanto, la fibra de carbono debe someterse a un tratamiento superficial antes de su uso. La fibra de carbono también tiene propiedades como resistencia al aceite, resistencia a la radiación, resistencia a la radio, absorción de gases tóxicos y desaceleración de neutrones.
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